package com.xiayuanxing.arithmetic.DataStructures.Tree;

/**
 * @program: arithmetic
 * @description: 平衡二叉树
 * @author: xia yuan xing
 * @create: 2021-10-14 09:28
 */
public class AVLTreeDemo {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = {4,3,6,5,7,8};

        AVLTree avlTree = new AVLTree();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            avlTree.add(new Nadd(arr[i]));
        }

    }
}


/**
 * 平衡二叉树
 */
class AVLTree{
    private Nadd root;

    public Nadd getRoot() {
        return root;
    }

    /**
     * 添加节点
     * @param nadd
     */
    public void add(Nadd nadd){
        if (root != null){
            root.add(nadd);
        }else {
            root = nadd;
        }
    }

    /**
     * 中序遍历
     */
    public void infixOrder(){
        if (root != null){
            root.infixOrder();
        }else {
            System.out.println("平衡二叉树，不能遍历");
        }
    }


    /**
     * 查找要删除的节点
     * @param value
     * @return
     */
    public Nadd search(int value){
        if (root == null){
            return null;
        }else {
            return  root.search(value);
        }
    }


    /**
     * 查找要删除节点的父节点
     * @param value
     * @return
     */
    public Nadd searchParent(int value){
        if (root == null){
            return null;
        }else {
            return  root.searchParent(value);
        }
    }


    /**
     * 删除节点
     * @param value
     */
    public void deleteNadd(int value){
        if (root == null){
            return;
        }else {
            //1.先去找需要删除的节点 targetNadd
            Nadd targetNadd = search(value);
            //如果没有找到要删除的节点
            if (targetNadd == null){
                return;
            }
            //如果当前二叉排序树只有一个节点
            if (root.left == null && root.right == null){
                root = null;
                return;
            }
            //去找到targetNadd节点的父节点
            Nadd parent = searchParent(value);
            //如果要删除的节点是叶子节点
            if(targetNadd.left == null && targetNadd.right == null){
                //判断targetNadd是父节点的左子节点还是右子节点
                if (parent.left != null && parent.left.value == value){
                    //是左子节点
                    parent.left = null;
                }else if (parent.right != null && parent.right.value == value){
                    //是右子节点
                    parent.right = null;
                }
            }else if (targetNadd.left != null && targetNadd.right != null){
                //删除有两棵子树的节点
                int minValue = delRightTreeMin(targetNadd.right);
                targetNadd.value = minValue;
            }else {
                //删除有一棵子树的节点
                //如果要删除的节点有左子节点
                if (targetNadd.left != null){
                    if (parent != null) {
                        //如果targetNadd是parent的左子节点
                        if (parent.left.value == value) {
                            parent.left = targetNadd.left;
                        } else {
                            parent.right = targetNadd.left;
                        }
                    }else {
                        root = targetNadd.left;
                    }
                }else {
                    //如果要删除的节点有右子节点
                    //如果targetNadd是parent的左子节点
                    if (parent != null) {
                        if (parent.left.value == value) {
                            parent.left = targetNadd.right;
                        } else {
                            //如果targetNadd是parent的右子节点
                            parent.right = targetNadd.right;
                        }
                    }else {
                        root = targetNadd.right;
                    }
                }

            }

        }
    }


    /**
     * 1.返回一nadd为根节点的二叉排序树的最小节点的值
     * 2.删除nadd为根节点的二叉排序树的最小节点
     * @param nadd 传入的节点（当做二叉排序树的根节点）
     * @return 返回的nadd 为根节点的二叉排序树的最小节点的值
     */
    public int delRightTreeMin(Nadd nadd){
        Nadd target = nadd;
        //循环查找左子节点，就会找到最小的节点
        while (target.left != null){
            target = target.left;
        }
        //删除最小节点
        deleteNadd(target.value);
        //返回最小节点的值
        return target.value;
    }
}


class Nadd{

    int value;
    Nadd left;
    Nadd right;

    public Nadd(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Nadd{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }

    /**
     * 添加节点
     * @param nadd
     */
    public void add(Nadd nadd){
        if (nadd == null){
            return;
        }
        //判断传入的节点的值，和当前子树的根节点的值的关系
        if (nadd.value < this.value){
            //如果当前节点的左子节点为空
            if (this.left == null){
                this.left = nadd;
            }else {
                //递归向左子树添加
                this.left.add(nadd);
            }
        }else {
            //添加的节点的值大于当前节点的值
            if (this.right == null){
                this.right = nadd;
            }else {
                //递归向右子树添加
                this.right.add(nadd);
            }
        }

        //当添加完一个节点后，右子树的高度大于左子树高度值为1时
        if (rightHeight() - leftHeight() > 1){
            //如果它的右子树的左子树高度大于它右子树的高度
            if (right != null && right.leftHeight() > right.rightHeight()){
                //先对当前节点的右节点进行右旋
                right.rightRotate();
                //再对当前节点进行左旋
                leftRotate();
            }else {
                //进行左旋
                leftRotate();
            }
            return;
        }

        //当添加完一个节点后，左子树的高度大于右子树高度值为1时
        if (leftHeight() - rightHeight() > 1){
            //如果它的左子树的右子树高度大于它左子树的高度
            if (left != null && left.rightHeight() > left.leftHeight()){
                //先对当前节点的左节点进行左旋
                left.leftRotate();
                //再对当前节点进行右旋
                rightRotate();
            }else {
                //进行右旋
                rightRotate();
            }
            return;
        }


    }


    /**
     * 中序遍历
     */
    public void infixOrder(){
        if (this.left != null){
            this.left.infixOrder();
        }
        System.out.println(this);
        if (this.right != null){
            this.right.infixOrder();
        }
    }

    /**
     * 返回当前节点的高度，以该节点为根节点的树的高度
     * @return
     */
    public int height(){
        return  Math.max(left == null ? 0 :left.height(),right == null ? 0 : right.height()) + 1;
    }


    /**
     * 返回左子树的高度
     * @return
     */
    public int leftHeight(){
        if (left == null){
            return 0;
        }else {
            return left.height();
        }
    }


    /**
     * 返回右子树的高度
     * @return
     */
    public int rightHeight(){
        if (right == null){
            return 0;
        }else {
            return right.height();
        }
    }


    /**
     * 左旋转方法
     */
    private void leftRotate(){
        //1.创建一个新的节点，值等于当前根节点的值
        Nadd newNadd = new Nadd(value);
        //2.把新节点的左子树设置了当前节点的左子树
        newNadd.left = left;
        //3.把新节点的右子树设置为当前节点的右子树的左子树
        newNadd.right = right.left;
        //4.把当前节点的值换为右子节点的值
        value = right.value;
        //5.把当前节点的右子树设置成右子树的右子树
        right = right.right;
        //6.把当前节点的左子树设置为新节点
        left = newNadd;
    }

    /**
     * 右旋转方法
     */
    private void rightRotate(){
        //1.创建一个新的节点，值等于当前根节点的值
        Nadd newNadd = new Nadd(value);
        //2.把新节点的右子树设置了当前节点的右子树
        newNadd.right = right;
        //3.把新节点的左子树设置为当前节点的左子树的右子树
        newNadd.left = left.right;
        //4.把当前节点的值换为左子节点的值
        value = left.value;
        //5.把当前节点的左子树设置成左子树的左子树
        left = left.left;
        //6.把当前节点的右子树设置为新节点
        right = newNadd;
    }


    /**
     * 查找要删除的节点
     * @param value 希望删除节点的值
     * @return 如果找到该值返回该节点，否则返回null
     */
    public Nadd search(int value){
        //判断当前节点是否是该节点
        if (value == this.value){
            return this;
        }else if (value < this.value){
            //如果查找的值小于当前节点，向左子树递归查找
            if (this.left == null){
                return null;
            }
            return this.left.search(value);
        }else {
            //如果查找的值大于当前节点，向右子树递归查找
            if (this.right == null){
                return null;
            }
            return this.right.search(value);
        }
    }


    /**
     * 查找要删除的节点父节点
     * @param value 希望删除节点的值
     * @return 如果找到该值返回该节点父节点，否则返回null
     */
    public Nadd searchParent(int value){
        //如果当前节点就是要删除的节点的父节点，就返回
        if ((this.left != null && this.left.value == value)||
                (this.right != null && this.right.value == value)
        ){
            return this;
        }else {
            //如果查找的值小于当前节点的值，并且当前节点的左子节点不为空
            if (value < this.value && this.left != null){
                //向左子树递归查找
                return this.left.searchParent(value);
            }else if (value >= this.value && this.right != null){
                //向右子树递归查找
                return this.right.searchParent(value);
            }else {
                return null;
            }
        }

    }


}